通过动态选择投影角度进行物品检查制造技术

公开了一种用于检查物品的方法、系统、用途和计算机程序产品。方法（1）包括：基于数值三维模型的模拟，使用辐射成像系统获取（2）物品的投影图像，并获得（3）物品的多个模拟投影图像，其中至少一个与模拟物品，模拟辐射源和模拟检测平面之间的相对朝向有关的几何参数在多个模拟图像上变化。该方法包括确定（4）物品相对于成像系统的相对朝向，所述相对朝向的确定包括将投影图像与多个模拟图像进行比较（9）。该方法包括：考虑视角和相对朝向，确定（5）至少一个旋转角度，移动（6）物品和/或成像系统，并在移动物品之后，获取（7）该物品的另一投影图像，使得该另一投影图像对应于该物品从视角的视角。角的视角。角的视角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过动态选择投影角度进行物品检查


[0001]本专利技术涉及用于物品的测试和/或质量保证的放射线成像领域，并且更具体地，本专利技术涉及一种用于通过投影成像，例如太赫兹成像或电离辐射成像，进行无损物品检查的方法和系统。

技术介绍

[0002]如本领域中已知的，X射线计算机断层扫描（CT）可以用于广泛的工业应用中的无损测试和/或质量控制。在本领域已知的典型的基于CT的质量控制工作流中，获取要检查样本的数百至数千个等角X射线投影，以获得物体的体积信息。但是，这种方法可能会花费很长的获取时间，这降低了该方法在在线应用中进行质量控制（如用于缺陷检查或计量）的可用性和可行性。
[0003]为了检查目的，在本领域中也已知使用简单的二维（2D）X射线照相术。2D X射线检查的一个优点是它比断层扫描要快得多，但是显然不能提供与完整的三维（3D）重建相同的全面信息。
[0004]基于混合X射线的检查方法已被提出，该方法比3D重建更快，但比2D X射线射线照相术的直接应用更准确。例如，可以将物品的计算机辅助设计（CAD）模型的模拟投影图像与从物理物品获取的相应投影图像进行比较，以检测缺陷（即与模型的偏差），和/或得出物品的外部及内部形状外部的特征。在本领域中还已知估计用于这种比较的CAD模型的参数或直接从多个投影确定与标称几何形状的偏差。
[0005]WO 2019030449公开了一种用于通过射线照相成像对机械部件进行无损检查的方法和设备。在其中，获取要检查部件的至少一个真实图像，该真实图像可能包含潜在缺陷的指示。执行被检部件的3D模型的2D
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3D重置，以在获取真实图像的射线照相图像期间，估计其3D位姿。然后，将该估计的位姿用于模拟实际图像的操作条件，以生成没有部件缺陷的参考图像。图像处理模块分别为真实图像和参考图像的每个像素生成第一特征矢量和第二特征矢量。通过比较真实图像和参考图像的每个像素的第一特征矢量和第二特征矢量，可以得出所检查部件的缺陷图。
[0006]该方法的缺点在于，在可以以良好的可见度对潜在缺陷进行成像之前，必须获取被检部件的许多真实图像，使得特征矢量的比较产生可靠的缺陷图。在需要高通量的在线工业过程中，反复的试错以找到被检查部件的真实图像的良好视角（对于每种类型的缺陷可能是不同的）可能是有问题的。此外，如果使用高分辨率射线照相图像来解决非常细小的缺陷，则将真实图像和参考图像的每个像素的特征矢量进行比较代表了一种计算上昂贵的方法。这可能会阻止该方法在需要近实时缺陷识别或分类的工业制造或处理环境中实施。

技术实现思路

[0007]本专利技术的实施例的一个目的是提供一种良好且有效的装置和方法，用于使用投影成像，例如X射线成像、伽马射线成像、光学透射成像和/或太赫兹成像，来进行物品检查。
[0008]根据本专利技术实施例的设备和方法实现了上述目的。
[0009]本专利技术实施例的一个优点在于，在物品检查，例如用于离线、独立在线、连续在线或近线无损测试、质量控制、故障检测和/或其他工业检查过程，中可以实现良好的速度和良好的准确性。
[0010]本专利技术实施例的一个优点在于，仅需要有限数量的投影图像，优选地是最佳数量的投影图像，以获得足够的信息以进行准确的物品检查。例如，基于物品中可能发生缺陷的可能区域的先验知识，例如一个或多个预定的感兴趣区域，用于图像采集的一种或多种特定几何形状，例如视角，不一定限于单个角度（例如3D角度），并且不一定仅限于角度分量（例如可能包括相对于物体的辐射源），可以确定可以很好地检测和/或表征物品中缺陷的物体。
[0011]根据本专利技术实施例的方法的优点在于，可以利用有限数量的投影图像来实现物品的无损3D检查，例如无需对图像进行断层成像重建。这可以通过依赖于物品或其组件中的至少一个的3D模型来实现，例如从容易获得的CAD数据中，以模拟投影图像，并将模拟投影图像与获取的投影图像关联和/或比较。因此，可以基于（有限的）投影数据以3D方式评估物品中的缺陷，例如物品组件组合中未对准的组件。
[0012]本专利技术实施例的一个优点在于，可以根据先前的知识，例如定义其名义几何形状和/或关于该物品、其可能的缺陷和/或该物品可能发生这种缺陷的区域的其他信息的CAD模型，快速确定（例如以不大量的时间允许以连续在线或近线过程进行应用）用于获取有限数量的投影图像的投影几何参数。
[0013]根据先前迭代的结果，将迭代过程的至少一个迭代限制在确定的感兴趣区域（ROI）方面，这是一个优点，可以轻松检测到涉及缺失组件的故障。例如，仅通过投影就可以容易地定义ROI，从而可以避免对图像数据中缺失组件的详细搜索。但是，使用感兴趣物品的详细模型的进一步步骤允许检测ROI中的缺陷部件。因此，可以大大降低计算成本。
[0014]第一方面，本专利技术涉及一种用于检查至少一个物品的无损方法。该方法包括使用辐射成像系统获取一个或多个物品的投影图像。该方法包括基于对物品或至少一个物品组件的数值三维模型的模拟来获得该（或每个）物品或其至少一个组件的多个模拟投影图像，其中与介于所模拟物品、模拟辐射源和模拟检测平面之间的相对朝向有关的一个几何参数在多个模拟投影图像上存在变化。该方法包括确定该（或每个）物品相对于辐射成像系统的相对朝向，其中，该相对朝向的确定包括将投影图像与多个模拟投影图像进行比较。该方法包括考虑视角和相对朝向来确定至少一个旋转角度（例如，一个或多个旋转角度，可选地，还包括一个或多个平移分量）。该方法包括根据至少一个旋转角度移动物品和/或成像系统（例如相对于彼此）。该方法包括在移动物品的步骤之后，获取物品的另一投影图像，使得该另一投影图像对应于从视角观察的物品视图。
[0015]在根据本专利技术实施例的方法中，确定相对朝向、确定至少一个旋转角度、移动物品以及获取另一投影图像的步骤可以重复（循环），以用于一个或多个另外的视角，在该视角中，使用最后获取的其他投影图像或先前获取的其他投影图像的组合作为投影角。在随后的重复循环中，确定相对朝向、确定至少一个旋转角度、移动物品以及获取另一投影图像的步骤基于该投影角。
[0016]在根据本专利技术实施例的方法中，获得多个模拟投影图像可以包括获得多个模拟投
影图像的库，其中，基于所述三维数值模型来预先计算所述多个模拟投影图像。
[0017]在根据本专利技术实施例的方法中，获得多个模拟投影图像可以包括获得所述物体的所述三维数值模型，并为至少一个几何参数的值，基于所述物体的所述数值模型对多个物体进行模拟。
[0018]在根据本专利技术实施例的方法中，模拟多个模拟投影图像的步骤可以包括将来自源的电离辐射的多色射线通过数值模型虚拟地投射到模拟图像检测器上，其中辐射成像系统的几何参数和光谱参数基本上对应于用于虚拟投射所述多色射线的那些模拟图像检测器。
[0019]根据本专利技术实施例的方法可以包括确定与该物品的一个或多个具有良好可见性的角度相对应或围绕其聚类的一个视角和/或一个或多个其他视角。
[0020]在根据本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检查物品的无损方法（1），所述方法包括：使用辐射成像系统获取（2）所述物品的投影图像；基于对所述物品或其至少一个物品组件的数值三维模型的模拟，获得（3）所述物品或其至少一个组件的多个模拟投影图像，其中至少一个几何参数与所模拟的物品、模拟辐射源和模拟检测平面之间的相对朝向有关，并在所述多个模拟投影图像上变化；确定（4）所述物品相对于所述辐射成像系统的相对朝向，所述确定相对朝向包括：将所获取的投影图像与所述多个模拟投影图像进行比较（9）；考虑到视角和所述相对朝向，确定（5）至少一个旋转角度；根据所述至少一个旋转角度，移动（6）所述物品和/或所述辐射成像系统；在移动所述物品的步骤之后，获取（7）所述物品的另一投影图像，使得该另一投影图像对应于从视角来看所述物品的视图。2.根据权利要求1所述的方法，其中，针对一个或多个其他视角，优选地，包括2至20个其他视角，重复（8）循环以下步骤：确定（4）相对朝向，确定（5）至少一个旋转角度，移动（6）所述物品以及获取（7）另一投影图像；其中基于在以下循环中执行确定（4）所述物品相对于所述辐射成像系统的相对朝向，使用最后获取的（7）另一投影或到目前为止获取的其他投影的组合作为投影。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中获得（3）所述多个模拟投影图像包括：获得所述多个模拟投影图像的库，其中基于所述三维数值模型，预先计算所述多个模拟投影图像。4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，获得所述多个模拟投影图像包括：获得所述物品或所述其至少一个组件的所述三维数值模型，以及基于所述物品或所述其至少一个组件的所述三维数值模型，针对所述至少一个几何参数的多个值，模拟所述多个投影图像。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述模拟所述多个模拟投影图像的步骤包括：将来自辐射源的电离辐射的多色射线通过所述数值模型虚拟地投射到模拟图像检测器上；其中，所述辐射成像系统基本上对应于用于虚拟投射所述多色射线的几何参数及光谱参数。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：确定（10）与所述物品的一个或多个具有良好可见性的角度相对应或围绕其聚集的一个视角和/或多个其他视角。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述确定（10）一个视角和/或一个或多个其他视角的步骤包括：通过在所述至少一个几何参数上的所述多个模拟投影图像中的感兴趣二维区域中优化质量度量，和/或在所述至少一个几何参数上的所述多个模拟投影图像中，对所述数值模型中的感兴趣三维区域重投影到相应二维区域上的质量度量进行优化，来计算所述一个或多个视角。8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，确定（4）所述物品相对于所述辐射成像系统的相对朝向包括：确定所述投影图像与从所述多个模拟投影图像中选择的一个模拟投影图像之间的二维变换；通过对所述投影图像和所述模拟投影图像之间的图像相似性度量进行数值优化，或将所述投影图像作为输入应用于在多个模拟投影图像上训练的机器学习算法，来确定所述变换；其中所述二维变换的一个或多个参数指示所述物品在所述投影图像平面中的平移和/或旋转。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定（4）所述物品的相对朝向包括：通过所述二维变换来变换所述投影图像，以获得变换后的投影图像，在变换后的投影图像中，如在所选择的模拟投影图像一样，所述物品基本上被定位和定向。10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，确定（4）所述物品的相对朝向包括：在考虑到所述二维变换的所述一个或多个参数的情况下，确定所述物品在三维空间中的位置和朝向。11.根据权利要求9和10结合所述的方法，其中，根据所述至少一个几何参数来优化所述变换的投影图像和所述多个模拟投影图像之间的图像相似性度量，以确定所述至少一个几何参数，或者其中通过在所述投影图像作为输入呈现时通过对所述机器学习算法的预测来确定所述至少一个几何参数，所述机器学习算法是在所述多个模拟投影图像和关联的几何参数上进行训练的。12.根据权利要求11所述的方法，其中，通过考虑所述一个或多个几何参数及所述二维变换的所述至少一个参数来确定所述物品在三维空间中的所述位置和朝向。13.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，确定（5）所述至少一个旋转角度还包括：确定至少一个平移分量，并且其中，移动（6）所述物品和/或所述辐射成像系统包括：根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：扬，
申请(专利权)人：德尔塔瑞私人有限公司，
类型：发明
国别省市：